Svar:
Det är ingen enkel fråga Du ställer.

Alltsedan Newton gav uttrycket för gravitationskraften har man enkelt kunnat räkna ut banorna för planeterna om de är ensamma. När man tar hänsyn till de olika planeternas påverkan på varandra så blir det omöjligt att räkna "på vanligt sätt" med analytiska uttryck utan man måste använda numeriska metoder som förutsätter datorer. Även allmänna förutsägelser av typ: Är planetsystemet stabilt? är svåra att göra och är föremål för aktiv forskning både inom matematiken och fysiken.

Det finns även forskningsprojekt som går ut på att beräkna planeternas rörelse under lång tid. Man använder då specialdesignade datorer med avancerade numeriska program. I dessa beräkningar har man följt alla nio planeterna i nästan 100 miljoner år. Det tog 1 sekund för datorn att beräkna 30 års utveckling. Totalt krävdes det 40 dagars beräkning för de 100 miljoner åren. Under denna tid sker inget dramatiskt med jordens bana. Däremot finns många irregulariteter i planetbanorna.

1997-03-20

Svar:
Jorden snurrar därför att den bildades tillsammans med solen och de övriga planeterna ur ett gasmoln som snurrade. Den har alltså snurrat sedan den skapades. Den fortsätter att snurra på grund av sin tröghet. Det finns en effekt som gör att jordens rotation avtar, nämligen tidvatteneffekter som orsakas av månen. Så småningom kommer månen att gå runt jorden på ett dygn. Dygnet blir naturligtvis mycket längre då. Det dröjer flera miljarder år innan det här händer så kanske hinner solen dö innan dess.
1999-06-27

Svar:
Det finns inga bra metoder att mäta avståndet till solen direkt. Det är bättre att satsa på indirekta metoder. Känner vi ett avstånd i planetsystemet, kan vi räkna ur alla andra avstånd. Det gör vi med Keplers lagar, som ju kan härledas ur Newtons gravitationsteori. Lättast är ju att mäta det kortaste avståndet.

Venus är den planet som kommer oss närmast. Storleken på himlen är då ungefär 1/30 av månens. I ett teleskop ser Venus då ut som en nymåne, fast utan tecken på ytan, eftersom Venus alltid är molntäckt. Venus är då nära solen på himlen. Därför är det ganska besvärligt att kika på den.

Mäter vi Venus läge på himlen (i förhållande till bakomliggande stjärnor) från olika platser på jorden, kan vi ur detta räkna ut avståndet. Det kallas triangulering.

Du behöver en kompis med ett teleskop långt borta, till exempel en amatörastronom i Sydafrika. Ni bör kika på Venus samtidigt, när Venus är nära Jorden och samtidigt är nära en ljusstark stjärna. Ni kommer då att märka, att Venus läge är ungefär en halv venusdiameter olika. Ur denna vinkel, och avståndet mellan er, kan man räkna ut avståndet till Venus, och därmed avståndet till solen. Men särskilt lätt är det inte, Venus är nära solen på himlen, och det är inte ofta Venus kommer nära en ljusstark stjärna.

Det är faktiskt så det har det faktiskt gått till, historiskt. Mätningarna har hela tiden förbättrats, fast långsamt. Så kom på 1960-talet ett drastiskt språng, man lyckdes få radarekon från Venus. Genom att mäta tiden mellan radarpulsen och ekot, kunde man räkna ut avståndet med hög precision. Numera använder man en rymdsond som transponder. Man skickar ut en radiopuls till rymdsonden, som omedelbart skickar tillbaka den igen. Tidsskillnaden ger avståndet med en osäkerhet av kanske 10 m.

I stället för Venus kan man använda en asteroid, som kommer nära
Jorden.
/KS 1999-10-11

Svar:
Hej Jenny :-) Mycket bra fråga! Låt oss se hur man tror jorden bildats:

För ungefär 5 miljarder år sedan bildades solen genom att ett gasmoln av väte och helium (och lite andra ämnen framför allt syre och kol, se Abundances_of_the_elements_(data_page)Sun_and_solar_system) drog sig samman. Gravitationsenergin värmde upp centrum av molnet, och till sist var temperaturen så hög att kärnreaktioner var möjliga. Solen hade bildats.

Lite av molnet blev kvar, och eftersom det ganska säkert roterade, så bildades en skiva med överblivet material som kretsade kring solen. Det är denna skiva som har bildat planeterna.

Närmast solen, där det var varmast, samlades tyngre grundämnen (t.ex. kisel, järn) till större klumpar som senare blev planeter. Länge ut från solen kunde även lätta ämnen (t.ex. väte, helium, kol, syre) bilda större klumpar som också blev planeter.

Eftersom det fanns mycket väte och en hel del syre har det säkert snabbt bildats vatten eftersom syre och väte är mycket reaktiva. Detta vatten har sedan transporterats till jorden av kometer eller småplaneter som kolliderat med jorden.

Man kan i solsystemet som det ser ut i dag tydligt se en skillnad i sammansättningen av de inre planeterna (Merkurius, Venus, jorden, Mars) och de yttre (Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus). De inre planerna består mest av tunga grundämnen, medan de yttre innehåller mest väte och helium.

I början av jordens historia bombarderades den med meteoriter, av vilka några var stora som småplaneter. Jorden var då mycket varm, och det mesta vattnet förångades och förlorades ut i rymden. Lite senare har jorden träffats av kometer från yttre delarna av solsystemet. Dessa kometer innehöll en hel del vatten, som kondenserade och bildade oceanerna.

Källa bland annat: Life in the Universe, Addison Wesley/Benjamin Cummings 2003 - ISBN 0-8053-8577-0

Se länk 1 för resutat av isotopmätningar av kometmaterial som inte stämmer bra med att vattnet på jorden kommer från kometer.

På senare tid har man upptäckt att vissa småplaneter mellan Mars och Jupiter även innehåller vatten. Det kan vara så att en del av jordens vatten kommer från dessa småplaneter.

Se även en bra sammanfattning i Origin_of_water_on_Earth.
/Peter E 2003-10-20

Svar:
Anna-Märta! Egentligen vet man inte det - genom direkta mätningar. Vad man helst vill ha är en sten som innehåller en radioaktiv isotop. Genom att mäta hur mycket det finns kvar av isotopen och hur mycket det finns av dotterprodukten (som är ett annat grundämne), kan man med kännedom av isotopens halveringstid räkna ut när stenen bildades, se radioaktiv datering. Nu finns det inga bergarter bevarade från jordens skapelse, så man får använda lite mer indirekta metoder.

Men man vet ganska väl hur solsystemet bildades, se solsystemets bildande, så man kan dra den slutsatsen. De äldsta bergarterna av jordiskt urspung är knappt 4 miljarder år gamla, men man har hittat meteoriter som är 4.6 miljarder år gamla. På månen har man hittat bergarter som är 4.4-4.5 miljarder år gamla.

Eftersom man är ganska säker på att solsystemet bildades under en ganska kort tidsrymd, kan vi ta meteoriternas ålder som en datering av jorden. Man kan även mäta isotopförhållanden i bly, se nedanstående bild från länk 1. Vi kan inte gå in i detalj på hur mätningarna går till (bra information finns under nedanstående länkar), men som vi ser får man fram ett värde, 4.55 Ga (giga-annum = miljarder år), som är konsistent med dateringarna av månbergarter och meteoriter.

För detaljer om hur åldersbestämningen går till se bra artiklar i Wikipedia (Radiometrisk_datering). Se även den utmärkta artikeln The Age of the Earth och länk 1 (båda på engelska). Länk 2 från Naturhistoriska riksmuséet behandlar radioaktiv datering generellt.

/Peter E 2006-01-27

Svar:
Hej Erik och Johan! För det första är denna rörelse ganska komplicerat - man måste alltid ha klart för sig vad rörelsen är i förhållande till. Låt oss börja på jorden och se hur den rör sig och sedan gå succesivt utåt:

1. Jordens rotation kring sin axel
   
2. Jordens rörelse i en bana kring solen
   
3. Solens (och solsystemets) rörelse kring vintergatans centrum
   
4. Vintergatans rörelse i förhållande till den lokala gruppen av galaxer
   
5. Den lokala gruppens rörelse i förhållande till "universum" (den kosmiska bakgrundsstrålningen).
   

1 Om du står på norra halvklotet och tittar mot söder så rör sig alla himlakroppar (solen, månen, planeter, stjärnor) långsamt från öster mot väster (från vänster till höger). Detta orsakas av jordens rotation i motsatt riktning (jorden roterar från väster till öster). Jorden roterar ett varv på 24 timmar (nästan definitionsvis eftesom sekunden utspungligen definierades efter jordens rotation så att dygnet skulle innehålla 246060 = 86400 sekunder).

Vid ekvatorn motsvarar rotationen en hastighet av 0.5 km/s. Denna väst-östliga rotation är orsaken till att de flesta satelliter har banor från väster till öster - man vinner ju upp till 0.5 km/s (av erforderliga 8 km/s) om man skjuter upp satelliten i den riktningen.

2 Om vi kunde stå på solens "nordpol" skulle vi kunna se att jorden (den tredje, blå planeten i animeringen nedan) rör sig runt solen i en nästan cirkulär bana från höger till vänster (moturs). Hastigheten i banan är nära 30 km/s i förhållande till solen.

3 Solen går i en bana runt vintergatans centrum på ett avstånd av c:a 26000-28000 ljusår. Ett varv kring centrum tar 225-250 miljoner år med en hastighet av 220 km/s. Riktningen hos denna rörelse är mot stjärnbilden Herkules nära den ljusa stjärnan Vega. Se Milky_WaySun.27s_location_and_neighborhood för detaljer om denna rörelse.

4 I den lokala gruppen av galaxer rör sig vintergatan mot andromedagalaxen (M31) med en hastighet av 300 km/s. Trösten är att det tar mycket lång tid innan de kolliderar: Eftersom hastigheten är en tusendel av ljushastigheten och eftersom avståndet är 2.5 miljoner ljusår kommer det ta mer är 2 miljarder år innan M31 kolliderar med vintergatan.

5 Från studier av den kosmiska bakgrundsstrålningen kan man se att jorden, solen och vintergatan rör sig i förhållande till bakgrundsstrålningen med en hastighet av 552 km/s i riktning mot stjärnbilden Vattenormen (RA 10.5 h, Dekl -24^o) på södra stjärnhimlen. Bilden nedan (och den översta bilden i fråga [15347]) visar detta. Vi rör oss alltså från det röda området mot det blå. Om man så vill kan man definiera bakgrundsstrålningen som universum, så att rörelsen 552 km/s är en absolut hastighet i förhållande till universum.

Ja Erik, jag sa det var komplicerat! Jag hoppas du ändå fick ut något av svaret :-).

Se vidare Planetary Fact Sheets, Milky_Way och Andromeda_Galaxy för de olika rörelserna.

Kommentar till punkt 5


Framställningen i länk 1 (av Ethan Siegel, som är en pålitlig källa) är i stort set konsistent med ovanstående. Vad gäller rörelsen i punkt 5 ger länk 1 värdet 368 ± 2 km/s för solsystemets hastighet relativt den kosmiska bakgrundsstrålningen. Diskrepansen med ovanstående värde är antagligen att man i varierande mån tagit hänsyn till övriga rörelser som solens rörelse i vintergatan och vintergatans rörelse.

/Peter E 2010-01-07

Svar:
Den grundläggande anledningen till planetsystemets stabilitet är att planetbanorna är utspridda och ganska cirkulära. Det är alltså viktigt att stora planeter inte kommer för nära varandra. Det är även viktigt att förhållandet mellan omloppstider inte är hela tal - då kan man få stora effekter pga s.k. resonanser.

Månens rörelse bort från jorden beror som du säger på tidvattnet, se fråga [8359].

Från geologiska data kan vi säga att jordens bana varit mycket stabil i miljarder år - det har t.ex. funnits vatten och enkelt liv i c:a 3.5 miljarder år (solsystemet är c:a 4.5 miljarder år gammalt). Jordens medelavstånd till solen har alltså varit mycket stabilt. Däremot varierar excentriciteten (hur avlång banan är) pga störningar från jätteplaneterna Jupiter och Saturnus. Denna ändring i excentricitet är antagligen den dominerande orsaken till att vi får istider med ganska jämna mellanrum, se fråga [830].

Även om man mätt upp planeternas banor och massor ganska exakt, så är det inte ett trivialt problem att beräkna hur stabilt systemet är, eftersom det faktiskt på längre sikt är ett kaotiskt system (se kaos). Systemet är alltså i princip oförutsägbart eftersom en liten variation i ingångsvärdena kan medföra stora skillnader i sluttillståndet.

Som solsystemet ser ut i dag så är det emellertid ganska stabilt. Antingen har det bildats på det sättet eller så har de planeter som från början "ställde till problem" kastats ut ur solsystemet eller kastats in i solen. Om ett större objekt (jordstorlek) skulle komma in i det inre solsystemet skulle situationen kunna bli besvärlig eftersom de inre planeternas banor skulle störas. Detta är emellertid mycket osannolikt på kort sikt (miljoner år) - de enda objekt som kommer in i det inre solsystemet utifrån är kometer. Dessa har så liten massa att allt utom en direkt kollision är ofarligt.

Bilden nedan (från Wikimedia Commons, länk 1) visar resultatet av räkningar på solsystemet. Man har gått 10 miljarder år tillbaka (helt teoretiskt naturligtvis eftersom solsystemet existerat i mindre än 5 miljarder år) och 15 miljarder år framåt i tiden. För varje planet plottas excentriciteten hos banan - egentligen maximum under varje 10 miljon år. Eftersom systemet är kaotiskt är det inte direkta förutsägelser som plottas - det är vad som sannolikt skulle kunna hända. För lite annorlunda startvärden skulle detaljerna i plottarna (var topparna ligger) kunna vara annorlunda.

Som synes händer inget med de stora planeterna, men de minsta huvudplaneterna uppvisar ett mycket intressant beteende. Merkurius' bana får en excentricitet som skulle göra kollisioner mellan Merkurius och Venus möjliga. Mars påverkas ganska mycket, medan Venus och jorden inte påverkas särskilt mycket. Intressant är emellertid att Venus och jorden tycks ändra excentricitet i takt med varandra!

Dina funderingar om elektroner i atomer är inte korrekta. För det första är det inte bra att föreställa sig att elektronerna rör sig i banor runt kärnan som planeter runt solen. Det är bättre att föreställa sig att att elektronens position styrs av ett "sannolikhetsmoln", se fråga [13733]. För det andra så är de lägsta tillstånden stabila - det finns enligt kvantmekanikens lagar inget lägre tillstånd att hamna i och energins bevarande vill vi inte ge upp!

Se även fråga [108], fråga [16606] och länkarna nedan.

/Peter E 2010-04-21

Svar:
Lisa! Big Bang teorin handlar om universums uppkomst, se big bang. Stjärnor uppkom 0.5-1 miljard år (se länk 1 nedan) efter big bang. Från början fanns bara väte och helium. Tyngre grundämnen, som krävs för att planetsystem skall bildas, producerades av den första generationens stjärnor.

Planeterna som kretsar runt solen har uppkommit ur samma gasmoln som solen bildades ur. Eftersom molnet roterade bildades en skiva med material runt solen, se fråga [13042] och nedanstående bild från Wikimedia Commons. Materialet i molnet samlades i klumpar som på grund av tyngdkraften slog sig samman till planeter. Närmast solen var det varmt, så endast tyngre ämnen kondenserade och väte och helium blåstes bort. Därför bildades planeterna Merkurius, Venus, jorden och Mars, som består av ämnen som är tyngre än helium. Längre ut i planetsystemet fanns det kvar väte och helium, och detta bildade jätteplaneterna Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus. Hela processen tog c:a 10 miljoner år (Solar_system_formation
) varför man kan säga att alla objekt i solsystemet är 4.6 miljarder år gamla.

Det finns ett antal egenskaper hos solsystemet som stöder hypotesen:

• Planeternas omloppsbanor ligger i samma plan
  
• Planeterna rör sig i sina omloppsbanor i samma riktning (moturs sett frÃ¥n polstjärnan [norr]).
  
• De äldsta meteoriterna är ungefär lika gamla som jorden.
  
• De flestas planeternas rotationsriktning kring sin egen axel är Ã¥t samma hÃ¥ll.
  
• Vinkeln mellan ekliptikan (jordbanans plan) och rotationsaxeln är hos de flesta planeter ungefär 90 grader.
  
• De jordlika planeterna och jätteplaneterna har inom sig en liknande sammansättning. Skillnaderna mellan dessa grupper förklaras av att temperaturen är högre nära solen (ämnen har svÃ¥rare att kondenseras), och att solvinden förde bort de lättaste ämnena H och He.
  

Man har de senaste åren upptäckt ett stort antal planeter kring andra stjärnor än solen; så kallade exoplaneter. De flesta av dessa är stora gasplaneter som befinner sig mycket nära sin stjärna, se fråga [14905]. För att förklara dessa så kallade hot jupiters måste man ta till en variant av ovanstående modell där jätteplaneter som bildas långt från stjärnan på något sätt "vandrar" in till en bana nämare stjärnan.

Se vidare Formation_and_evolution_of_the_Solar_System.

/Peter E 2010-10-25

Svar:
Hej Mary! Det är inget fel på dina frågor, det var bara lite mycket domedag på en gång! :-)

Alla grundämnen tyngre än helium har bildats i stjärnor och kastats ut i de gas/stoft moln som bildade jorden, se fråga [13117].

Eftersom solen redan var ganska varm när jorden bildades för 4.6 miljarder år sedan så kondenserade mest tunga ämnen i det inre solsystemet. Vattnet, som det fanns mycket av, blåstes antagligen till en del längre ut i solsystemet. Eftersom jorden bombarderades av stoft och små planeter (bilden nedan) blev jorden så varm att den smälte, se Hadean. Stora delar av metallerna sjönk ner och bildade en järn/nickel kärna.

De första bergarterna bildades för 3.8-4 miljarder år sedan. Atmosfären var säkert från början mycket tät av huvudsakligen koldioxid. Platt-tektoniten (kontinentaldriften) kan ha börjat så tidigt som för 4 miljarder år sedan. Då minskade mängden koldioxid i atmosfären genom att den fälldes ut som karbonat på havsbotten, och transporterades till jordens inre, se fråga [17321].

Antagligen har en del av oceanernas vatten kommit till av infallande kometer och småplaneter från de yttre kallare delarna av solsystemet.

Syret i atmosfären har bildats av fotosyntetiserande bakterier som fanns redan för 3.5 miljarder år sedan, se fråga [1550].

Se vidare fråga [17441], länk 1 och History_of_the_Earth.

/Peter E 2014-01-30

Svar:
Thomas! Jag kan inte hitta något om detta på SRs sajt, men en googling gav länk 1, som säkert handlar om samma nyhet: "Study Finds Solar System's Water Is Older Than the Sun". Urspungsartikeln i Science finns under länk 2. Den är inte helt lätt att förstå, men lite kan man säga.

Det man använder för "åldersbestämning" (såvitt jag begriper gäller det endast relativ ålder, inte absolut) är halten av deuterium i vattnet. Om man har ett isblock i vakuum kommer vatten att sublimera. Vattenmolekyler som innehåller deuterium är mindre rörliga, så med tiden kommer isblocket att innehålla mer deuterium än vad det gjorde från början. Det gäller för övrigt alla kemiska omvandlingar att lätta molekyler är mer rörliga och favoriseras.

Det finns relativt mycket vatten i världsrymden eftersom vatten är mycket stabilt. Väte är det mest förekommande grundämnet och syre är det tredje mest förekommande. Vattnet har säkert inte bildats på planeterna (jorden skulle t.ex. knappast ha kunnat dra till sig tillräckligt med väte). Vattnet har antagligen bildats i interstellära gas/stoftmoln tillsammans med andra molekyler. Det är alltså helt rimligt att anta att vattnet bildades innan gas/stoftmolnet komprimerades och bildade solsystemet.
/Peter E 2014-09-27